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Tuning Emission Lifetimes of Ir(C^N)2(acac) Complexes with Oligo(phenyleneethynylene) Groups
Inorganic Chemistry ( IF 4.3 ) Pub Date : 2023-01-27 , DOI: 10.1021/acs.inorgchem.2c03934 Ross Davidson 1 , Yu-Ting Hsu 1 , Mark A Fox 1 , Juan A Aguilar 1 , Dmitry Yufit 1 , Andrew Beeby 1
Inorganic Chemistry ( IF 4.3 ) Pub Date : 2023-01-27 , DOI: 10.1021/acs.inorgchem.2c03934 Ross Davidson 1 , Yu-Ting Hsu 1 , Mark A Fox 1 , Juan A Aguilar 1 , Dmitry Yufit 1 , Andrew Beeby 1
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Emissive compounds with long emission lifetimes (μs to ms) in the visible region are of interest for a range of applications, from oxygen sensing to cellular imaging. The emission behavior of Ir(ppy)2(acac) complexes (where ppy is the 2-phenylpyridyl chelate and acac is the acetylacetonate chelate) with an oligo(para-phenyleneethynylene) (OPE3) motif containing three para-rings and two ethynyl bridges attached to acac or ppy is examined here due to the accessibility of the long-lived OPE3 triplet states. Nine Ir(ppy)2(acac) complexes with OPE3 units are synthesized where the OPE3 motif is at the acac moiety (aOPE3), incorporated in the ppy chelate (pOPE3) or attached to ppy via a durylene link (dOPE3). The aOPE3 and dOPE3 complexes contain OPE3 units that are decoupled from the Ir(ppy)2(acac) core by adopting perpendicular ring–ring orientations, whereas the pOPE3 complexes have OPE3 integrated into the ppy ligand to maximize electronic coupling with the Ir(ppy)2(acac) core. While the conjugated pOPE3 complexes show emission lifetimes of 0.69–32.8 μs similar to the lifetimes of 1.00–23.1 μs for the non-OPE3 Ir(ppy)2(acac) complexes synthesized here, the decoupled aOPE3 and dOPE3 complexes reveal long emission lifetimes of 50–625 μs. The long lifetimes found in aOPE3 and dOPE3 complexes are due to intramolecular reversible electronic energy transfer (REET) where the long-lived triplet-state metal to ligand charge transfer (3MLCT) states exchange via REET with the even longer-lived triplet-state localized OPE3 states. The proposed REET process is supported by changes observed in excitation wavelength-dependent and time-dependent emission spectra from aOPE3 and dOPE3 complexes, whereas emission spectra from pOPE3 complexes remain independent of the excitation wavelength and time due to the well-established 3MLCT states of many Ir(ppy)2(acac) complexes. The long lifetimes, visible emission maxima (524–526 nm), and photoluminescent quantum yields of 0.44–0.60 for the dOPE3 complexes indicate the possibility of utilizing such compounds in oxygen-sensing and cellular imaging applications.
中文翻译：
调整 Ir(C^N)2(acac) 配合物与 Oligo(phenyleneethynylene) 基团的发射寿命
在可见光区域具有长发射寿命（μs 至 ms）的发射化合物在从氧传感到细胞成像的一系列应用中引起了人们的兴趣。Ir(ppy) 2 (acac) 配合物（其中 ppy 是 2-苯基吡啶基螯合物，acac 是乙酰丙酮螯合物）与包含三个对位环和两个乙炔桥的低聚（对亚苯基乙炔基）(OPE3) 基序的发射行为由于长期存在的 OPE3 三重态的可访问性，此处检查了附加到 acac 或 ppy 的信息。九 Ir(ppy) 2合成了具有 OPE3 单元的 (acac) 复合物，其中 OPE3 基序位于 acac 部分 (aOPE3)，并入 ppy 螯合物 (pOPE3) 或通过二萘嵌苯链接 (dOPE3) 连接到 ppy。aOPE3 和 dOPE3 复合物包含 OPE3 单元，通过采用垂直的环-环方向与Ir(ppy) 2 (acac)核心解耦，而 pOPE3 复合物将 OPE3 整合到 ppy 配体中以最大化与 Ir(ppy) 的电子耦合) 2 (acac) 核心。虽然共轭 pOPE3 复合物的发射寿命为 0.69–32.8 μs，与非 OPE3 Ir(ppy) 2的 1.00–23.1 μs 相似(acac) 复合物在这里合成，解耦的 aOPE3 和 dOPE3 复合物显示出 50–625 μs 的长发射寿命。在 aOPE3 和 dOPE3 复合物中发现的长寿命是由于分子内可逆电子能量转移 (REET)，其中长寿命的三重态金属到配体电荷转移 ( 3 MLCT) 状态通过 REET 与寿命更长的三重态交换本地化的 OPE3 状态。拟议的 REET 过程得到了 aOPE3 和 dOPE3 复合物的激发波长依赖性和时间依赖性发射光谱观察到的变化的支持，而 pOPE3 复合物的发射光谱保持独立于激发波长和时间，因为 3 MLCT状态许多 Ir(ppy) 2(acac) 配合物。dOPE3 复合物的长寿命、可见发射最大值 (524–526 nm) 和 0.44–0.60 的光致发光量子产率表明在氧传感和细胞成像应用中利用此类化合物的可能性。
更新日期：2023-01-27
中文翻译：
调整 Ir(C^N)2(acac) 配合物与 Oligo(phenyleneethynylene) 基团的发射寿命
在可见光区域具有长发射寿命（μs 至 ms）的发射化合物在从氧传感到细胞成像的一系列应用中引起了人们的兴趣。Ir(ppy) 2 (acac) 配合物（其中 ppy 是 2-苯基吡啶基螯合物，acac 是乙酰丙酮螯合物）与包含三个对位环和两个乙炔桥的低聚（对亚苯基乙炔基）(OPE3) 基序的发射行为由于长期存在的 OPE3 三重态的可访问性，此处检查了附加到 acac 或 ppy 的信息。九 Ir(ppy) 2合成了具有 OPE3 单元的 (acac) 复合物，其中 OPE3 基序位于 acac 部分 (aOPE3)，并入 ppy 螯合物 (pOPE3) 或通过二萘嵌苯链接 (dOPE3) 连接到 ppy。aOPE3 和 dOPE3 复合物包含 OPE3 单元，通过采用垂直的环-环方向与Ir(ppy) 2 (acac)核心解耦，而 pOPE3 复合物将 OPE3 整合到 ppy 配体中以最大化与 Ir(ppy) 的电子耦合) 2 (acac) 核心。虽然共轭 pOPE3 复合物的发射寿命为 0.69–32.8 μs，与非 OPE3 Ir(ppy) 2的 1.00–23.1 μs 相似(acac) 复合物在这里合成，解耦的 aOPE3 和 dOPE3 复合物显示出 50–625 μs 的长发射寿命。在 aOPE3 和 dOPE3 复合物中发现的长寿命是由于分子内可逆电子能量转移 (REET)，其中长寿命的三重态金属到配体电荷转移 ( 3 MLCT) 状态通过 REET 与寿命更长的三重态交换本地化的 OPE3 状态。拟议的 REET 过程得到了 aOPE3 和 dOPE3 复合物的激发波长依赖性和时间依赖性发射光谱观察到的变化的支持，而 pOPE3 复合物的发射光谱保持独立于激发波长和时间，因为 3 MLCT状态许多 Ir(ppy) 2(acac) 配合物。dOPE3 复合物的长寿命、可见发射最大值 (524–526 nm) 和 0.44–0.60 的光致发光量子产率表明在氧传感和细胞成像应用中利用此类化合物的可能性。
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